碳纳米材料制备及其场发射特性研究
场发射阴极作为真空微电子器件的核心部分，其性能的好坏直接影响真空微电子器件的整体性能。因此，寻找实用的场致发射阴极材料，优化场发射阴极制备工艺成为真空微电子器件的研究重点。本论文对场致电子发射(场发射)的发展作了回顾，并对场发射理论和应用等作了一些介绍。
已有的碳纳米材料包括一维的碳纳米管、碳纳米纤维，以及二维的碳纳米片等材料具有的大的长宽比，低功函数，良好的导电性和纳米级的尖端，使它能够在相对较低的电压下就能长时间发射电子，因此被认为是一种优良的场发射材料。本论文在碳纳米管生长和场发射特性研究、新型场发射体Graphene制备及其场发射特性研究等方面做了如下一些探索：
1、利用工业上的可膨胀石墨，经微波炉加热、超声分散制备了Graphene，其厚度最薄处为2nm。
2、比较了微波加热和常规加热的方式对可膨胀石墨膨胀倍率的影响。
3、对纳米石墨品进行了场发射的研究。制备的石墨片场发射效果较差，在氮气和氢气气氛下退火都没有改善。经过真空退火后，Graphene的场发射效果明显提高，测试表明，开启场为1.7V/μm，阈值场为3.7V/μm。
4、利用磁控溅射制备催化剂，然后用催化裂解乙炔进行了碳纳米管的生长，比较了有无缓冲层对碳纳米管形貌的影响，以及不同的催化剂厚度下生长的碳纳米管形貌和场发射性能的不同。减小催化剂厚度和密度能减小碳纳米管的管径并提高场发射效果。
5、利用直接生长法制备场发射阴极。在磁控管阴极上溅射催化剂生长了碳纳米管，场发射测试结果表明，在较小的电压下就可以测到发射电流，电流最大能达到1.3mA，计算了其场增因子，为1.3×104。表明生长的碳纳米管有很好的场发射能力。
碳纳米管;阴极材料;场发射特性
电子科技大学
硕士
物理电子学
曾葆青
2009
中文
TB383
53
2009-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）